專利名稱：原位水汽生成工藝實時檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝，且特別涉及原位水汽生成工藝實時檢測方法。
背景技術：
原位水汽生成(In-Situ Steam Generation, ISSG)方法是一種通過高溫水汽氛圍來生長氧化層的工藝，其生長氧化層的速度較快，并且，采用原位水汽生成方法所生長出的柵氧化膜，相對于采用爐管濕法氧化而獲得的柵氧化膜，有著更為突出的電學性能。具體來說，在采用快速熱制程(RTP)設備執(zhí)行原位水汽生成方法時，升降溫的速度較快，同時作為單晶圓工藝設備的快速熱制程設備，相對于通常同時氧化幾十片晶圓的爐管，快速熱制程設備中的晶圓接觸到的氣體源比較充分，也使得氧化層的生長速度較快，因此，使用快速熱制程設備進行原位水汽生長的制程時間比較短。雖然高摻雜的公共源極區(qū)使得氧原子更容易透過其擴散，但因為制程時間較短，氧原子并沒有足夠的時間與硅反應以形成氧化硅，相應地，摻雜區(qū)域和非摻雜區(qū)域的氧化反應速度就相差不大。因此，通過所述原位水汽生成的方法可以精確地控制高摻雜的公共源極區(qū)氧化層生長的厚度。此外，原位水汽生成工藝為低壓制程，其生長的氧化層的厚度也比較均勻，從而可以改善微笑效應。總而言之，原位水汽生成方法在深亞微米集成電路器件制造中具有廣闊應用前景。關于原位水汽生成方法的制作工藝，可進一步參考申請?zhí)枮?00910196205.0、名稱為 “分裂柵間氧化層的制造方法”的中國專利申請。采用原位水汽生成工藝時，通常通過對其所生長氧化層的厚度進行監(jiān)控和檢測， 進而實現(xiàn)對原位水汽生成工藝的控制。目前，通常采用光學量測的方法，例如采用KLV F5X 等光學機臺，對原位水汽生成工藝中所生長的氧化層進行檢測，然而采用光學機臺進行檢測，具有較多限制條件，受環(huán)境影響也較為明顯，膜層結構越復雜，光學檢測越難，可靠性也越低，往往無法在氧化層生長停止之后進行測量得到可靠結果，從而無法起到對工藝生產(chǎn)過程進行實時有效監(jiān)測和調整的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種原位水汽生成工藝實時檢測方法，能夠實時有效地對工藝中氧化層的生長進行檢測，實施簡便，結果更為穩(wěn)定和精確，節(jié)約了工藝時間，提高了生產(chǎn)效率。為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明提出一種原位水汽生成工藝實時檢測方法，包括 采用Quantox測量機臺對多層膜結構中總的氧化層厚度進行多次測量，并分別記錄所述氧化層厚度及其對應的氧化時間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的關系滿足T = k*t+m，判斷所隨后工藝中的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系； 若所測量的多個氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系，對氧化層的生長進行調整，并重復上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。可選的，對于相同的膜層結構，所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的線性比率k僅與用于生長氧化層的第一材料層的氧化率有關。可選的，所述第一材料層為氮化硅。可選的，至少采用Quantox測量機臺測量三組氧化層厚度及其對應的氧化時間。可選的，所述判斷所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系包括分別根據(jù)所測量的氧化層厚度T和對應的氧化時間t計算其對應的線形比率k，當所計算的線形比率k相同時，則所述氧化層厚度T與對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。可選的，所述判斷所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系包括根據(jù)所測量的任意兩組氧化層厚度及其對應的氧化時間的值，繪出線性曲線； 當所測量的其它氧化層厚度及其對應的氧化時間落在所繪出的線性曲線或其延長線上時， 則氧化層厚度T與對應的氧化時間t滿足相同的線性關系。可選的，所述測量的多組氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系包括各組氧化層厚度T與其對應的氧化時間t之間的線性比率相差很大。本發(fā)明的有益效果為相對于常規(guī)的光學檢測方法，尤其對于多層膜結構，不僅實施簡便，而且結果更為穩(wěn)定和精確，能夠有效地對原位水汽生成工藝是否穩(wěn)定進行判斷和監(jiān)控，既節(jié)約了工藝時間，也提高了生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明階梯狀氧化層場板制作方法一種實施方式的流程示意圖；圖2為圖1所示步驟Sll —種具體實施方式
的剖面示意圖；圖3為氧化層厚度T與對應的氧化時間t的線性曲線圖。
具體實施例方式發(fā)明人結合長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過采用QUANTOX機臺對原位水汽生成工藝中所生長的氧化層厚度進行檢測，發(fā)現(xiàn)并總結出了氧化層厚度與氧化時間所存在的線形關系，并利用氧化層厚度與氧化時間的線形比率對原位水汽生成工藝的生產(chǎn)過程進行監(jiān)控， 從而更為穩(wěn)定和精確地控制氧化層的生長，提高生產(chǎn)效率。下面將結合具體實施例和附圖，對本發(fā)明原位水汽生成工藝實時檢測方法進行詳細闡述。參考圖1，本發(fā)明原位水汽生成工藝實時檢測方法的一種具體實施方式
可包括以下步驟步驟S11，采用Quantox測量機臺對多層薄膜中總的氧化層厚度進行多次測量，并分別記錄所述氧化層厚度對應的氧化時間；步驟S12，根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的關系滿足T = k*t+m，判斷步驟Sll中所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系；步驟S13，若根據(jù)步驟S12，步驟Sll所測量的多層薄膜總的氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系，對氧化層的生長進行調整，并重復步驟Sll至步驟 S12，直至氧化層厚度T與其各自對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。發(fā)明人在長期的生產(chǎn)實踐中總結出所述氧化層厚度T與所述氧化時間t之間存在以下線形關系，即T = k*t+m。并且，m值與膜層結構有關，其中所述膜層結構包含用于生長氧化層的第一材料層和其鄰接膜層(BL)的材料以及各膜層的結構順序，具體來說，m值與用于生長氧化層的第一材料層及其下層的鄰接膜層(BL)有關，對于同樣的膜層結構，m值保持不變；而系數(shù)k，也就是所述氧化層厚度T相對于所述氧化時間t的線形比率，具有以下關系k = a*(R*ET-En)，其中，a為用于生長所述氧化層的第一材料層的氧化率，R為所生長的氧化層厚度與所消耗的第一材料層的比率，Et為所生長氧化層的等效電性厚度與物理厚度的比值，4為所消耗第一材料層的等效電性厚度與物理厚度的比值。對于同一生長基， 參數(shù)ET、En和R為定值。也就是說，線形比率k僅與所述第一材料層的氧化率a有關，因而可通過所述氧化厚度T與所述氧化時間的線形比率k對氧化層的生長進行監(jiān)控。具體來說，在一種具體實施例中，參考圖2，可在第一材料層100上通過原位水汽生成工藝生長氧化層101，其中，第一材料層100可為氮化硅(SiN)。在其它實施方式中，所述第一材料層也可采用其它材料，其材料的選擇并不對本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。在步驟Sll中，至少測量三次氧化層厚度以及其各自對應的氧化時間。在步驟S12的一種實施方式中，可根據(jù)步驟Sll中所測量的氧化層厚度T和對應的氧化時間t分別計算對應的線形比率k，當所計算獲得的線形比率k相同時，則氧化層厚度T與對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。在步驟S12的另一種實施方式中，參考圖3，根據(jù)步驟Sll所測量的任意兩組氧化層厚度及其對應的氧化時間的值，繪出線性曲線；當步驟Sll所測量的其它氧化層厚度及其對應的氧化時間落在上述線性曲線或其延長線上時，則氧化層厚度T與對應的氧化時間 t滿足相同的線性關系。在步驟S12的其它實施方式中，還可采用其它的方式對所測量的多組氧化層厚度 T以及其各自對應的氧化時間之間是否存在相同的線性關系進行判斷，具體判斷的方式可根據(jù)生產(chǎn)實踐的需要以及計算的便捷性而確定，其并不對本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。在步驟S13中，考慮到氧化層厚度數(shù)據(jù)采集的誤差，當大多數(shù)氧化層厚度T與其對應的氧化時間t滿足一種線形關系，而僅存在個別氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足所述線形關系時，則認為氧化層厚度T與對應的氧化時間t仍滿足相同的線形關系。而當所測量的各個氧化層厚度T與其對應的氧化時間t之間的線性比率相差很大時，則氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系，此時需要對原位水汽生成制程參數(shù)進行調整。其中，具體調整參數(shù)與調整方式并不對本發(fā)明的發(fā)明思路造成影響。上述各具體實施方式
中，根據(jù)發(fā)明人所總結出的氧化層厚度T與其對應的氧化時間t之間的線性關系，能夠實時有效地對原位水汽生成工藝中氧化層的生長進行檢測，相對于光學檢測，不僅實施過程簡便，而且結果更為穩(wěn)定和精確，既節(jié)約了工藝時間，也提高了生產(chǎn)效率，從而能夠有效地對原位水汽生成工藝進行監(jiān)控。本領域技術人員應能理解，在上述各實施方式中，例如原位水汽生成工藝中具體參數(shù)或具體步驟的實現(xiàn)并不對本發(fā)明原位水汽生成工藝實時檢測方法的發(fā)明構思造成限制，上述各工藝步驟中可采用但并不限于現(xiàn)有的常規(guī)工藝參數(shù)、原料及設備。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，包括采用Quant0x測量機臺對多層膜結構中總的氧化層厚度進行多次測量，并分別記錄所述氧化層厚度及其對應的氧化時間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的關系滿足T = k*t+m，判斷在隨后的生產(chǎn)中所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系；若所測量的多個氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系，對氧化層的生長進行調整，并重復上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。
2.如權利要求1所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，對于相同的膜層結構，所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的線性比率k僅與用于生長氧化層的第一材料層的氧化率有關。
3.如權利要求2所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，所述第一材料層為氮化硅。
4.如權利要求1所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，至少采用 Quantox測量機臺測量三組氧化層厚度及其對應的氧化時間。
5.如權利要求1所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，所述判斷所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系包括分別根據(jù)所測量的氧化層厚度T和對應的氧化時間t計算其對應的線形比率k，當所計算的線形比率k相同時，則所述氧化層厚度T與對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。
6.如權利要求1所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，所述判斷所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系包括根據(jù)所測量的任意兩組氧化層厚度及其對應的氧化時間的值，繪出線性曲線；當所測量的其它氧化層厚度及其對應的氧化時間落在所繪出的線性曲線或其延長線上時，則氧化層厚度T與對應的氧化時間t滿足相同的線性關系。
7.如權利要求1所述的原位水汽生成工藝實時檢測方法，其特征在于，所述測量的多組氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系包括各組氧化層厚度T與其對應的氧化時間t之間的線性比率相差很大。
全文摘要
一種原位水汽生成工藝實時檢測方法，包括采用Quantox測量機臺對多層膜結構中總的氧化層厚度進行多次測量，分別記錄所測量的氧化層厚度和對應的氧化時間；根據(jù)所述氧化層厚度T與所述氧化時間t的關系滿足線形關系T＝k×t+m，判斷所測量的氧化層厚度T與對應的氧化時間t是否滿足相同的線形關系；若所測量的多個氧化層厚度T與其對應的氧化時間t不滿足相同的線形關系，對氧化層的生長進行調整，并重復上述步驟，直至氧化層厚度T與其各自對應的氧化時間t滿足相同的線形關系。本發(fā)明相對于常規(guī)的光學檢測方法，能夠有效地對原位水汽生成工藝是否穩(wěn)定進行判斷和監(jiān)控，不僅實施簡便，而且結果更加穩(wěn)定和精確，尤其對多層膜結構更為有效。
文檔編號H01L21/66GK102427045SQ20111034205
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者張永福, 許忠義 申請人:上海宏力半導體制造有限公司